第27次閏秒來了！2017年元旦多一秒

文／胡佳伶

是不是總想著休假如果可以長一點有多好？你的願望就要實現了！因為明年的元旦假期真的可以多休一點，但是……只有一秒鐘！

全球將在世界時（UT）2016 年 12 月 31 日，統一加上 23：59：60 這一秒，英國的朋友跨年得要卡卡多數一秒鐘，不過在臺灣的時區是世界時 +8，因此這多出的一秒鐘會出現在 2017 年 1 月 1 日 7:59:60，當天在 7:59:59 之後會是 7:59:60，之後才是 8:00:00，賴床的朋友可以多睡一秒鐘！

會造成閏秒（leap second）的原因是因為地球的自轉並非均勻等速，而一秒鐘的時間長度是根據銫-133 的振盪頻率來定義的，當這兩者不一致時，就必須加上閏秒來做調整。

下一次閏秒可以預測嗎？

自 1972 年實施閏秒制度以來，已經加上了 26 秒，今年世界標準時所加上的閏秒將會是史上第 27 次的閏秒。當一號世界時（UT1，註）與世界協調時（UTC）的差值在半年或一年內將超過 0.9 秒時，國際地球自轉組織（International Earth Rotation Service，簡稱 IRES）所屬設在法國之中央局，就會於八週前向世界各時頻機構發佈調解閏秒預告，在世界協調時的 6 月 30 日或是 12 月 31 日的最後一分鐘做閏秒調整。國內則由國家時間與頻率標準實驗室通告。

國際原子時（TAI）、零號世界時（UT0）、一號世界時（UT1）、二號世界時（UT2）、閏秒，與世界協調時（UTC）的關係。圖／取自國家時間與頻率標準實驗室。

閏秒發生的時間並無規律性，因此無法預測。

地球會受到月球的潮汐力影響，而使得自轉變慢，一天的長度在每世紀增加約 2.3 毫秒。數十億年來，月亮的重力使得地球海洋有明顯的潮汐現象；然而也因這個潮汐作用，自轉速度較快的地球不斷地將月亮的公轉速度拉快，最後使得月亮以平均每年 4 公分的速度遠離地球，同時也會使得地球的自轉速度逐漸減慢。最後當月亮公轉地球一週的時間長達 47 天時（現在是 27.3 天），地球自轉一週的時間也慢成 47 天，換句話說：地球和月亮都將變成同步自轉的樣貌──永遠以同一面面對彼此。

但是會影響地球自轉速度的原因不只有月球的潮汐力，還與地殼與地核的相對運動所造成的地函對流有關，此外任何會讓地球質量重新分布的重大地理事件，也都會造成地球的轉動慣量改變，由於角動量守恆的關係，就會影響地球的自轉速度，有時候反而會讓地球的自轉速度變快。舉例來說，冰河反彈（glacial rebound，因冰河融化造成岩石圈和軟流圈上的負載減少，而反彈到其靜力平衡面的現象）就使得一天的長度在每世紀減少約 0.6 毫秒。2004 年的印尼大地震，也造成一天長度減少 2.68 微秒。

從下圖中，我們可以看出來，自從 1972 年開始實施現行的閏秒制度以來，加入閏秒的頻率有降低的趨勢，也就是說，地球自轉變慢的速度跟 1972 年比起來，其實稍微減緩了一些。

一號世界時（UT1）與世界協調時（UTC）的差值，垂直往上的線條代表加入閏秒修正。

1962 年至 2015 年間，一天的長度與 86400 秒的差值（灰色線條）、一年間的平均差值（綠色線條）、實施現行閏秒制度後的累計差值（紅色線條），以及加上閏秒的時間點（紅點）。

如何校正時間？

根據國家時間與頻率標準實驗室指出，本次閏秒調整後，世界協調時（UTC）及國際原子時（TAI）之差，會從 UTC  時間 2015 年 7 月 1 日 0 時至 2017 年 1 月 1 日 0 時的 UTC – TAI = – 36 秒，改變為 UTC 時間 2017 年 1 月 1 日 0 時至下次發佈閏秒的之間的 UTC – TAI = – 37 秒。另外國家時間與頻率標準實驗室所提供的網路校時（Network Time Protocol，簡稱NTP）服務及中華電信電話語音報時（117）均將配合作閏秒調整。使用者可於 2017 年 1 月 1 日 8 時後查詢標準時間，確認系統時間與國家標準達成時間同步。

網路校時網址如下：

1. time.stdtime.gov.tw
2. clock.stdtime.gov.tw
3. tick.stdtime.gov.tw
4. tock.stdtime.gov.tw
5. watch.stdtime.gov.tw

而 GPS 時序不作閏秒調整；2017 年 1 月 1 日前 GPS-UTC = +17秒，閏秒後 GPS-UTC = +18 秒，GPS 衛星系統將透過星曆廣播告知此時間差，使用的 GPS 接收機若無根據星曆廣播以修正 UTC 時間之功能，需於閏秒過後自行加上一秒，以免產生誤差。

註解：

• 世界時（UT）：根據地球自轉為準的時間尺度。
• 零號世界時（UT0）：依據地球自轉、公轉軌道效應，加上月地潮汐擾動的觀測結果計算產生。
• 一號世界時（UT1）：因地球自轉軸並非絕對穩定，而是像陀螺一般，緩慢的繞著一個假想軸進動，這會造成每日的長度變化，UT0 再加上修正地球極軸運動效應稱為UT1。

參考資料：

• 國家時間與頻率標準實驗室
• 閏秒，維基百科
• David Powell, Earth’s Moon Destined to Disintegrate, Space.com.

1972 年到目前所實行的閏秒狀況：

1972 年到目前所實行的閏秒狀況。

本文轉載自網路天文館。